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气体浮子流量计示值误差的测量不确定度评定


文章日期:2018-08-14|阅读数:


    摘要:超声流量计前置管段主要起到稳定气流的作用,利于超声流量计更准确的计量、但是如果超声流量计直管段脏污,导致流态的变化,则不能保证流量计准确的计量本文介绍了气体超声流量计前直管段的作用,以及直管段脏污对计量的影响,对进一步研究超声流量计的准确计量具有一定参考意义。
    1、概述:
    随着我国天然气工业的蓬勃发展国内及跨国天然气管道大规模建设浮充量计的需求迅速增长多声道气体超声流量计因其精度高、重复性好、量程大、无压损、无可动部件、维护简便、部件不易老化、可长期稳定运行等诸多优势逐渐成为我国中高压天然气管道贸易计量的主要流量计广泛用于我国天然气计量的超声流量计以传播时间差法为原理并经过技术发展基本都具备自诊断功能并保留报警记录然而超声流量计,作为现代电子技术和声学技术相结合的高科技产品河通过对其一系列特性参数的诊断分析来判断其运行状态和计量性能2007年修订的AGA Nag报告第2版提出了影响超声流量计运行状态的参数、明确了为保证其计量性能需满足的一些指标」J G 1030- 2007可超声流量计加检定规程参考国外的通常做法结合国内实际情况池引入了使用中检验的理念对检定周期和检定方法进行了改革规定了若每年都在现场对超声流量计进行使用中检验超声流量计的检定周期可从2年延长至6年但该规程并没有详细给出使用中检验的池没有给出对检验数据的具体处理方法使用中检验的方法由法定计量检定机构选择。
    随着超声流量计的在线监测手段不断完善使超声流量计通过在线诊断实现使用中检验在技术上成为可行声速检验则是***为经济的使用中检验手段开展现场流量计声速检验必将有效减少流量计检定的花费既节约生产成本也减轻检定机构的检定压力但是流量计直管段脏污导致流量计在使用中检验的某些数据不能通过而导致该台流量计声速检验未通过,超声速检验的作用完全不能发挥出来同时会影响计量的准确性。
    2、传播时间差法超声流量计的测量原理:
    超声流量计以测量声波在流动介质中传播时间和流量的关系为原理通常认为声波在流体中的实际传播速度是有介质静止状态下声波的传播速度和流体轴向平均流速V,在声波传播方向上的分量组成按图1所示.流和逆流传播时间与各量之间的关系是:
计算公式

    对于多声道超声流量计将每个声道测得的气体流速v; a 1 Z,…k ;J用数学的函数关系联合起来河得到管道平均流速的估计值v乘以过流截面积A即可得到体积流量qV的表达式:
qv=Av其中:
图2流速分布图 图3流速分布截面图 图4

计算公式

    3、声速检验法考察内容:
    声速检验法并不是简单地测量声速值与理论声速值偏差小到一定范围就能完全判定流量计是否正常工作而是对超声流量计进行全面检查的方法其中有多项参考指标其中包括: 
   3.1、检查超声流量计自诊断参数,主要包括:各声道测量声速差、信噪比、增益值、接收率、流速剖面系数、对称性、漩涡角等保证超声流量计各电子部件工作正常、表体内壁和换能器表面洁净、消除噪音、气体流动稳定、流态良好等。
   3.2、检查超声流量计配套的组分测量设备、压力测量仪表和温度测量仪表使其满足准确度要求并工作正常    3.3检查超声流量计声速偏差(各声道测量声速的平均值与理论声速的偏差,E )、各声道测量声速与平均声速的偏差(Ek)、各声道测量***大声速差(E动AGA Nag报告要求「<0.2% , E<0.5rrs。
    由此获得的检验数据经过一定处理后再对比相关指标加都能满足则判断超声流量计计量性能满足要求无需进行实流检定河以延长检定周期。
    4、流量计直管段脏污对声速检验法的影响:
    超声流量计对直管段的要求是比较高的超声流量计的根本原理是利用成熟的数学模型进行计算进而准确测量而其进行准确测量的前提是流体在通过流量计时必须形成典型的流速分布(层流流速分布和湍流流速分布)而当流体经过弯头、三通、阀门等阻流件时流速分布会发生畸变和产生旋涡这种情况下的流速在管道的任何一截面都是不同和随时变化的道管段的作用就是将这些发生畸变和产生漩涡的流体变成典型流速分布特证超声流量计的准确计量。
    气体在管道中流动由于管壁的摩擦靠近管壁部分的流速较低靠近圆心的流速较高将流速简化为三个区域加图2所示。
从管道横截面可以看到如图3所示的气体流速分布    如图4超声流量计通过在界面上的四个不同位置分别测量管道内不同位置的流速并通过权重因子算出平均流速    其中剖面系数是使用中检验很重要的参数之一.面系数的算法如下:
计算公式
    天然气内含有杂质是不可避免的,即使经过层层过滤稍大点的杂质均被过滤掉了但是小的杂质依然会存在经过多年运行管道内壁附着杂质是必然的而流量计直管段的脏污导致管壁的光滑度受到严重影响在脏污情况下靠近管壁的气体的流速会受到明显影响因为阻力变大而流速变慢而靠近圆心位置的气体流速受到的影响则微乎其微技照公式(6)的算法所以剖面系数在流量计直管段脏污后会明显变大。
    则不符合则声速检验无法通过另一方面因为需要大量的应用数据积累和分析所以这需要管道运行单位、流量计检定机构和流量计制造商共同研究探索。
    5、结论及建议:
    直管段的脏污,直管段内壁光滑度受到影响其流态的稳定性也必然受到影响,不能给流量计计量创造***佳的计量环境必然影响计量的准确性所以声速检验法对剖面系数有明确要求超过一定范围则声速检验不能通过需要重新送检但是流量计的剖面系数偏大仅是因为直管段的脏污造成,即是流量计重新送检在实验室流量计检定合格但是安装到现场后还会因为剖面系数的偏大导致流量计声速检验不合格所以需要根据通过直管段天然气的脏污程度及运行时间长短定期对流量计直管段进行清洗保证通过流量计的流体形成典型的流速分布,才能保证计量的准确性,同时使其声速检验通过延长其检定周期,有效减少流量计检定的花费既节约生产成本也减轻检定机构的检定压力。


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